试析新型复合吸附蓄热材料的制备及其吸附性能研究

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1、华南理工大学硕士学位论文新型复合吸附蓄热材料的制备及其吸附性能研究姓名：赵朝晖申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：朱冬生20040601摘要蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，广泛应用于太阳能的热利用、电力的移峰填谷和工业废热的回收利用。蓄热技术中的关键问题是蓄热材料的研究，而现有的蓄热材料普遍存在化学性能不稳定、有污染、蓄热密度低等问题，因此，研制能克服现有蓄热材料不足的新型蓄热材料成为人们研究的热点和难点。本文针对蓄热材料存在的本质问题，将吸附材料应用于蓄热技术，利用吸附过程的能量转化和储存原理，把热量以多孔介质对水分子的吸附作用储存起来，具

2、有蓄热密度高、热量可长期储存、环境友好的特点，有很好的发展前景。常用的吸附材料有沸石分子筛和氯化钙等，沸石分子筛对水的吸附属于物理吸附，其吸附速度快，化学稳定性高，但吸附量较小；氯化钙对水的吸附属于化学吸附，它虽然在吸附量上具有很大优势，但氯化钙在吸附过程中容易发生结块和膨胀等现象而影响其吸附和蓄热性能。本课题提出将高吸附性能的氯化钙填充到结构稳定的分子筛骨架上，合成一种新型氯化钙一分子筛复合吸附蓄热材料，使氯化钙的吸附发生在分子筛的孔道内，改善氯化钙的化学吸附性能和传热性能，把物理吸附和化学吸附相耦合。本文采用液相浸渍法将3A、4A、5A、13x四种典型的分子筛

3、分别与浓度为10％、20％、30％和40％(常温下氯化钙饱和溶液的浓度略大于40％)的氯化钙溶液复合，配制了具有高效吸附特性的复合吸附蓄热材料，并对其合成工艺和微观结构进行了系统的实验研究。实验研究发现，以13x分子筛与浓度为40％的氯化钙溶液合成的复合吸附蓄热材料性能最佳。本文还对氯化钙一分子筛复合吸附蓄熟材料的吸附特性和使用寿命进行了实验研究。实验结果表明，随着氯化钙溶液浓度的增加，氯化钙在复合吸附蓄热材料中的含量也增加，平衡吸附量也随之增加，最高可达o．5579／g；复合吸附蓄热材料的吸附过程可用一次线性推动力方程描述；将该复合吸附蓄热材料重复使用50次后，

4、其吸附性能基本没有衰减。由此可见，本实验为吸附蓄热材料的深入研究提供了基础数据和理论依据。关键词：蓄热材料；复合吸附剂；吸附性能；分子筛；氯化钙AbstractThermalenergystoragetechniqueisveryimportanttoimprovetheenergyutilizationefficiencyandprotectenvironment．Itiswidelyusedinsolarenergy，electricpowerandindustrialwasteheatrecovery．Thestickingpointofthistechni

5、queistheresearchofthethermalenergystoragematerial．Buttheexistingmaterialshaveunresolvedproblemssuchasunstablechemicalperformance，contaminationandlowheatstoragedensity．Therefore，itisahotspotanddifficultpointtodevelopanewtypeofthermalenergystoragematerial．Thispaperapplytheadsorbentintot

6、hermalenergystoragetechniqueforsolvingproblemsofcurrentmaterials，becausetheadsorbentcanreactwithwaterandaccompanywithheatabsorbedorreleasedduringtheadsorptionprocess．Theadsorptionheatstoragetechniquehavemanymeritslikehigh—qualityenergystoragedensity，long’timeheatstorageandenvironmentp

7、rotection，SOithasverygoodprospectinthermalenergystoragefields．Zeoliteandcalciumchlorideareoftenselectedasadsorbents，andtheadsorptionofzeolitetowaterisphysicaladsorptionwhichhasfastspeed，stablechemicalperformance，butrelativelysmalladsorptioncapacity，whiletheadsorptionofcalciumchloridet

8、owate